JP5839851B2 - Rotating electric machine - Google Patents

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Description

本発明は、回転電機に関する。 The present invention relates to a rotary electric machine.

産業や生活に密着した電動機などの回転電機は現代の社会を支える基盤機器である。このうち比較的低い電圧で運転される回転電機においては、コイルにエナメル線が用いられる。固定子コアに形成されたスロットにコイルを組み込む場合、スロットライナと呼ばれる絶縁材がエナメル線を覆うようにスロット内に配設され、エナメル線、スロットライナ、固定子コアをワニスで固着することで必要な絶縁性能が確保されている（例えば、特許文献１、２参照）。   Rotating electrical machines such as electric motors closely related to industry and life are basic equipment that supports modern society. Among these, in a rotating electrical machine operated at a relatively low voltage, an enameled wire is used for a coil. When a coil is incorporated into a slot formed in a stator core, an insulating material called a slot liner is disposed in the slot so as to cover the enamel wire, and the enamel wire, the slot liner, and the stator core are fixed with a varnish. Necessary insulation performance is ensured (for example, see Patent Documents 1 and 2).

特開平１１−２９９１５６号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-299156 特開２００９−１９５００９号公報JP 2009-195009 A

ところで、地球環境保護に向けてハイブリッド自動車や電気自動車が普及しつつあり、これらの駆動源として上記絶縁構造を採用した回転電機が用いられる。自動車用の回転電機においては、回転電機の電磁力や回転偏心力による振動に加えて走行による振動が加わるため、家庭や工場で使われる回転電機に比べて運転中に受ける振動が大きい傾向にある。そのため、エナメル線とスロットライナをワニスで固着した絶縁構造を採用した回転電機に振動に伴う力が加わった場合、固着した部分が剥がれるとエナメル線が振動するので、エナメル線の絶縁皮膜を機械的に損傷し、絶縁破壊につながるおそれがある。   By the way, hybrid vehicles and electric vehicles are becoming widespread for protecting the global environment, and rotating electric machines that employ the above-described insulating structure are used as drive sources thereof. In a rotating electrical machine for automobiles, vibration due to running is added in addition to vibration due to electromagnetic force or rotational eccentricity of the rotating electrical machine, and therefore, vibrations experienced during operation tend to be larger than rotating electrical machines used in homes and factories. . For this reason, when a force accompanying vibration is applied to a rotating electrical machine that employs an insulating structure in which the enameled wire and slot liner are fixed with varnish, the enameled wire vibrates when the fixed part is peeled off. May cause damage to the insulation.

請求項１の発明は、複数のスロットが周方向に配列された固定子鉄心、複数のスロットの各々に挿入された複数の平角エナメル線、および前記平角エナメル線を包囲するシート状絶縁材から成るスロットライナを有する固定子と、固定子と同軸に回転自在に配置された回転子と、を備え、複数のスロットに電気絶縁性樹脂が充填されている回転電機において、スロットライナは、表裏両面に凹凸が形成されるとともに、固定子鉄心の軸方向一端から軸方向他端まで延在する前記スロットの一端から他端まで設けられ、凹凸を構成する凹部は、スロットの一端から他端まで連通し、凹凸を構成する凹部および凸部が、それぞれ前記固定子鉄心の軸方向に対して斜交して延在していることを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の回転電機において、凹凸は、波型の凹凸形状またはエンボスを形成して成る凹凸形状であることを特徴とする。

The invention of claim 1 comprises a stator core in which a plurality of slots are arranged in the circumferential direction, a plurality of flat enamel wires inserted into each of the plurality of slots, and a sheet-like insulating material surrounding the flat enamel wires. In a rotating electrical machine comprising a stator having a slot liner and a rotor arranged coaxially with the stator and having a plurality of slots filled with an electrically insulating resin, the slot liner is provided on both front and back surfaces. Concavities and convexities are formed, and the slots extending from one end of the stator core in the axial direction to the other end in the axial direction are provided from one end to the other end of the stator. , concave and convex portions constituting the irregularities, characterized in that it extend respectively obliquely intersects the axial direction of the stator core.
A second aspect of the present invention, in the rotating electrical machine according to claim 1, irregularities are characterized by an uneven shape formed by forming the corrugated uneven or embossed.

本発明によれば、回転電機の絶縁信頼性の向上を図ることができる。   According to the present invention, the insulation reliability of a rotating electrical machine can be improved.

本発明の一実施の形態の回転電機を示す図であり、回転電機の回転軸を含む半断面図である。It is a figure which shows the rotary electric machine of one embodiment of this invention, and is a half sectional view containing the rotating shaft of a rotary electric machine. 図１のＩＶ―ＩＶ’断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along the line IV-IV ′ of FIG. 1. 図２のスロット３１の部分の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of a portion of a slot 31 in FIG. 2. スロットライナ１ａの表面形状を説明する図である。It is a figure explaining the surface shape of the slot liner 1a. スロットライナ１ａに覆われた固定子コイル４１ａの一部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a part of stator coil 41a covered with the slot liner 1a. ワニスの接着力測定の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the adhesive force measurement of a varnish. 凹凸の大きさと接触面積との関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the magnitude | size of an unevenness | corrugation, and a contact area. スロットライナ１に用いられる絶縁紙６１の第１の例を示す図である。FIG. 6 is a view showing a first example of insulating paper 61 used in the slot liner 1. スロットライナ１に用いられる絶縁紙６１の第２の例を示す図である。FIG. 10 is a view showing a second example of insulating paper 61 used in the slot liner 1. スロットライナ１に用いられる絶縁紙６１の第３の例を示す図である。FIG. 10 is a view showing a third example of the insulating paper 61 used in the slot liner 1. スロットライナ１の凹凸の延在方向Ｒがスロット３１の延在方向Ｒ１とほぼ一致する場合を説明する図である。FIG. 10 is a diagram for explaining a case where the uneven direction R of the slot liner 1 substantially coincides with the extending direction R1 of the slot 31. スロットライナ１の凹凸の延在方向Ｒがスロット３１の延在方向Ｒ１に対して斜めになっている場合を説明する図である。FIG. 10 is a view for explaining a case where the extending direction R of the unevenness of the slot liner 1 is inclined with respect to the extending direction R1 of the slot 31. 凹凸無しのスロットライナ１００を用いた場合のワニス充填を説明する図である。It is a figure explaining varnish filling at the time of using the slot liner 100 without an unevenness | corrugation. 凹凸形状面を平面で構成した場合の絶縁紙６１を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the insulating paper 61 at the time of forming an uneven | corrugated shaped surface with a plane.

以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。図１及び図２は本発明の回転電機の一実施の形態を説明する図であり、回転電機の全体構成を示したものである。図１は、回転電機の回転軸を含む半断面図である。図２は、図１のＩＶ―ＩＶ’断面図である。本実施の形態では、回転電機として永久磁石回転電機を例に説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 and FIG. 2 are diagrams for explaining an embodiment of a rotating electrical machine of the present invention, and show the entire configuration of the rotating electrical machine. FIG. 1 is a half sectional view including a rotating shaft of a rotating electrical machine. 2 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV ′ of FIG. In the present embodiment, a permanent magnet rotating electrical machine will be described as an example of the rotating electrical machine.

図１，２に示すように、回転子２０と固定子３０は同軸に配置されている。なお、図示は省略したが、回転子２０には永久磁石が埋め込まれている。固定子３０の固定子コア３２には周方向に沿って複数のスロット３１が形成されており、各スロット３１には固定子コイル４１がそれぞれ組込まれている。固定子コイル４１は、不図示の接続端子を経由して電力が供給され、それにより磁界を発生する。   As shown in FIGS. 1 and 2, the rotor 20 and the stator 30 are arranged coaxially. Although illustration is omitted, a permanent magnet is embedded in the rotor 20. A plurality of slots 31 are formed in the stator core 32 of the stator 30 along the circumferential direction, and a stator coil 41 is incorporated in each slot 31. The stator coil 41 is supplied with electric power via a connection terminal (not shown), thereby generating a magnetic field.

スロット３１および固定子コイル４１は通常、それぞれ数十個が固定子３０の周方向に等間隔に配置されるが、ここでは一部分のみを図示した。なお、図２に示す例では、スロット３１内には平角断面形状の固定子コイル４１が４本組込まれているが、コイルの形状および本数はこれらの限られるものではない。固定子コイル４１に流れる電流が作る磁界と回転子２０に埋め込まれた永久磁石の磁界との相互作用により、回転子２０に回転力を発生する。   In general, several tens of the slots 31 and the stator coils 41 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the stator 30, but only a part is shown here. In the example shown in FIG. 2, four stator coils 41 having a rectangular cross section are incorporated in the slot 31, but the shape and number of coils are not limited to these. Rotational force is generated in the rotor 20 by the interaction between the magnetic field generated by the current flowing through the stator coil 41 and the magnetic field of the permanent magnet embedded in the rotor 20.

図３は、図２のスロット３１の部分の拡大図である。スロット３１内に配設された４本の固定子コイル４１（４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ）は、シート状の絶縁材（以下では、絶縁紙と呼ぶ）を成形したスロットライナ１ａ、１ｂで囲まれている。ここでは２本のコイルを１個のスロットライナで包囲する形態を示しており、外周側の固定子コイル４１ａ、４１ｂに対してはスロットライナ１ａが設けられ、内周側の固定子コイル４１ｃ、４１ｄに対してはスロットライナ１ｂが設けられている。スロットライナ１ａは、各固定子コイル４１ａ、４１ｂの周囲４辺を囲むように折り曲げられている。同様に、スロットライナ１ｂは、各固定子コイル４１ｃ、４１ｄの周囲４辺を囲むように折り曲げられている。   FIG. 3 is an enlarged view of a portion of the slot 31 in FIG. The four stator coils 41 (41a, 41b, 41c, 41d) disposed in the slot 31 are surrounded by slot liners 1a, 1b formed of a sheet-like insulating material (hereinafter referred to as insulating paper). It is. Here, a configuration in which two coils are surrounded by one slot liner is shown, and a slot liner 1a is provided for the outer stator coils 41a and 41b, and an inner stator coil 41c, A slot liner 1b is provided for 41d. The slot liner 1a is bent so as to surround the four sides around the stator coils 41a and 41b. Similarly, the slot liner 1b is bent so as to surround four sides of the stator coils 41c and 41d.

ここで、固定子コイル４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄとして好ましい電線としては、一般に平角エナメル線と呼ばれる、平角断面導体の表面にエナメル皮膜を塗布したものである。また、スロットライナ１ａ、１ｂとして好ましい絶縁紙は、高分子フィルムの両面に耐熱性繊維質の不織紙を貼合せた複合絶縁紙と呼ばれるものであり、その複合絶縁紙を折り曲げ成形することによりスロットライナ１ａ、１ｂを形成する。   Here, as a preferable electric wire as the stator coils 41a, 41b, 41c, and 41d, an enamel film is applied to the surface of a rectangular cross section conductor generally called a flat enamel wire. Insulating paper preferable as the slot liners 1a and 1b is called composite insulating paper in which a heat-resistant fibrous nonwoven paper is bonded to both surfaces of a polymer film, and the composite insulating paper is bent and formed. Slot liners 1a and 1b are formed.

スロット３１の固定子コイル４１ａ〜４１ｄとスロットライナ１ａ、１ｂ以外の空間には絶縁用のワニス５１が充填される。ワニス５１は電気絶縁性の樹脂であり、エポキシ樹脂や耐熱アルキド樹脂や不飽和ポリエステル樹脂などが用いられる。ワニス５１が硬化することによって、固定子コイル４１ａ〜４１ｄおよびスロットライナ１ａ、１ｂが固定子コア３２に固定される。ワニス５１としては、スロット３１に充填する際には液状で、充填後に加熱して硬化する熱硬化性樹脂を用いるのが好ましい。   A space other than the stator coils 41a to 41d and the slot liners 1a and 1b in the slot 31 is filled with an insulating varnish 51. The varnish 51 is an electrically insulating resin, and an epoxy resin, a heat-resistant alkyd resin, an unsaturated polyester resin, or the like is used. As the varnish 51 is cured, the stator coils 41 a to 41 d and the slot liners 1 a and 1 b are fixed to the stator core 32. As the varnish 51, it is preferable to use a thermosetting resin that is liquid when filling the slot 31 and is cured by heating after filling.

図４は、スロットライナ１ａの表面形状が分かりやすいように、図３の一部をより拡大した図である。また、図５は、スロットライナ１ａに覆われた固定子コイル４１ａの一部を示す斜視図である。なお、図４，５では固定子コイル４１ａの周囲のスロットライナ１ａについて示したが、固定子コイル４１ｂ〜４１ｄの周囲のスロットライナについても同様の構成となっている。   FIG. 4 is a partially enlarged view of FIG. 3 so that the surface shape of the slot liner 1a can be easily understood. FIG. 5 is a perspective view showing a part of the stator coil 41a covered with the slot liner 1a. 4 and 5 show the slot liner 1a around the stator coil 41a, the slot liners around the stator coils 41b to 41d have the same configuration.

図３ではスロットライナ１ａ、１ｂの表裏両面を平面状に省略して記載しているが、詳細な表面形状は図４に示すように凹凸形状を有している。固定子コイル４１ａは導体４２とそれを覆うエナメル皮膜４３から構成されている。スロットライナ１ａの表裏両面に形成された凹部および凸部は、図５に示すように固定子コイル４１ａの延在方向、すなわち、固定子コア３２の軸方向に延在するスロット３１の延在方向に連なるように延びている。   In FIG. 3, the front and back surfaces of the slot liners 1 a and 1 b are omitted in a planar shape, but the detailed surface shape has an uneven shape as shown in FIG. 4. The stator coil 41a includes a conductor 42 and an enamel film 43 covering the conductor 42. As shown in FIG. 5, the recesses and projections formed on the front and back surfaces of the slot liner 1a are the extending direction of the stator coil 41a, that is, the extending direction of the slot 31 extending in the axial direction of the stator core 32. It is extended so that it may continue.

スロットライナ１ａとスロット内壁との隙間、スロットライナ１ａと固定子コイル４１との隙間、隣接するスロットライナ同士の隙間には、それぞれワニス５１が充填されている。本実施の形態では、スロットライナ１ａ、１ｂの表裏両面が凹凸形状になっている点が特徴であり、それにより、スロットライナ表面を平面状とした場合と比べてスロットライナ１とワニス５１との接触面積をより大きくすることができる。   Varnish 51 is filled in the gap between the slot liner 1a and the slot inner wall, the gap between the slot liner 1a and the stator coil 41, and the gap between adjacent slot liners. The present embodiment is characterized in that both the front and back surfaces of the slot liners 1a and 1b are uneven, so that the slot liner 1 and the varnish 51 can be compared with the case where the surface of the slot liner is flat. The contact area can be increased.

ところで、前述したように、運転中の回転電機の固定子コイルは、磁界の相互作用により時間的に変動する電磁力を受け、また、回転に伴って振動も生じる。さらに、自動車等の移動体に搭載された回転電機においては外部からの振動を受けることになる。このような振動下において、ワニス５１は、固定子コア３２と固定子コイル４１が相対変位しないように固定する役割を担っている。そのため、ワニス５１の接着力が不足すると電磁力や振動に伴う慣性力で接着部が剥がれ、固定子コア３２と固定子コイル４１とが摺動したり、相対変位したりすることになる。このような摺動が長時間繰り返されると、固定子コイル４１のエナメル皮膜４３に機械的な損傷が生じて、必要な絶縁性能を保持できなくなるおそれがある。   By the way, as described above, the stator coil of the rotating electric machine in operation receives an electromagnetic force that varies with time due to the interaction of magnetic fields, and also generates vibrations as it rotates. Furthermore, a rotating electrical machine mounted on a moving body such as an automobile receives external vibrations. Under such vibration, the varnish 51 plays a role of fixing the stator core 32 and the stator coil 41 so as not to be relatively displaced. Therefore, when the adhesive force of the varnish 51 is insufficient, the adhesive part is peeled off by an inertial force accompanying electromagnetic force or vibration, and the stator core 32 and the stator coil 41 slide or are relatively displaced. If such sliding is repeated for a long time, the enamel film 43 of the stator coil 41 may be mechanically damaged, and necessary insulation performance may not be maintained.

本発明者は、エナメル線とスロットライナを構成する絶縁紙をワニスで固着した絶縁構造の特性を評価していく過程において、上記のような接着部の剥がれに関して、固着したワニス５１とスロットライナ１と界面接着力が、固着したワニス５１とエナメル線（固定子コイル４１）との界面接着力より劣ることを見出した。   In the process of evaluating the characteristics of the insulating structure in which the insulating paper constituting the enamel wire and the slot liner is fixed with the varnish, the inventor has fixed the varnish 51 and the slot liner 1 with respect to the peeling of the adhesive portion as described above. It was found that the interfacial adhesive force is inferior to the interfacial adhesive force between the fixed varnish 51 and the enameled wire (stator coil 41).

図６は、ワニスの接着力測定の一例を示したものである。ここでは、図６（ａ）に示す形態の試料と、図６（ｂ）に示す形態の試料とを比較した。図６（ａ）に示す形態では２本のエナメル線（平角線）６０ａ，６０ｂをワニスで接着し、ワニスが固化した後にエナメル線６０ａ，６０ｂを矢印のように引き剥がし、その時の引張り破断力（Ｎ）を測定した。図６（ｂ）の形態の場合には、エナメル線６０ａ，６０ｂの間に絶縁紙６１を挟んでそれぞれをワニスで接着し、図６（ａ）の場合と同様に引張り破断力（Ｎ）を測定した。この場合、絶縁紙６１の表裏両面に凹凸を形成した場合と凹凸を形成しない場合とについて、それぞれ測定を行った。なお、この測定においては、エナメル線６０ａ，６０ｂの表面皮膜はポリアミドイミド、ワニスはエポキシ樹脂、絶縁紙６１はアラミド繊維不織紙である。   FIG. 6 shows an example of measurement of adhesive strength of varnish. Here, the sample having the form shown in FIG. 6A was compared with the sample having the form shown in FIG. In the form shown in FIG. 6 (a), two enameled wires (flat wire) 60a and 60b are bonded with varnish, and after the varnish is solidified, the enameled wires 60a and 60b are peeled off as shown by arrows, and the tensile breaking force at that time (N) was measured. In the case of FIG. 6B, the insulating paper 61 is sandwiched between the enamel wires 60a and 60b, and each is bonded with a varnish, and the tensile breaking force (N) is set in the same manner as in FIG. 6A. It was measured. In this case, the measurement was performed for each of the case where unevenness was formed on both the front and back surfaces of the insulating paper 61 and the case where unevenness was not formed. In this measurement, the surface film of the enamel wires 60a and 60b is polyamideimide, the varnish is an epoxy resin, and the insulating paper 61 is an aramid fiber nonwoven paper.

図６（ｃ）は測定結果をグラフとして示したものであり、左側の測定データは図６（ａ）の形態の場合である。また、中央の測定データは、図６（ｂ）の形態で凹凸を形成していない絶縁紙６１を用いた場合を示し、右側の測定データは図６（ｂ）の形態で凹凸を形成した絶縁紙６１を用いた場合を示す。   FIG. 6C shows the measurement result as a graph, and the measurement data on the left is in the form of FIG. 6A. Further, the measurement data at the center shows the case where the insulating paper 61 having no irregularities in the form of FIG. 6B is used, and the measurement data on the right side is the insulation having irregularities formed in the form of FIG. 6B. The case where the paper 61 is used is shown.

図６（ｃ）に示すように、ワニスと無処理（凹凸無し）の絶縁紙間の引張り破断力は、ワニスとエナメル線相互間の引張り破断力の約１／２と小さいことが判明した。一方、ワニスと表面に凹凸を形成した絶縁紙との間の引張り破断力は、ワニスとエナメル線間の引張り破断力とほぼ同等になることが判った。この結果は、（１）絶縁紙を用いると、絶縁紙を用いない場合に比べてワニスによる接着力が低下すること、（２）絶縁紙の表面に凹凸を形成することで絶縁紙とワニスとの接触面積が増加し、凹凸を形成しない場合に比べてワニスによる接着力が向上すること、を示している。   As shown in FIG. 6 (c), it was found that the tensile breaking force between the varnish and the non-treated (no unevenness) insulating paper was as small as about 1/2 of the tensile breaking force between the varnish and the enameled wire. On the other hand, it was found that the tensile breaking force between the varnish and the insulating paper whose surface was uneven was almost equal to the tensile breaking force between the varnish and the enameled wire. The results are as follows: (1) When insulating paper is used, the adhesive strength by the varnish is lower than when insulating paper is not used. (2) By forming irregularities on the surface of the insulating paper, the insulating paper and varnish This indicates that the contact area of the varnish is increased and the adhesive force by the varnish is improved as compared with the case where the unevenness is not formed.

このような界面接着力の相違についてはこれまで認識されていなかった。回転電機の絶縁寿命は最も弱い部分で決まるので、従来のように表面が無処理（凹凸無し）の絶縁紙をスロットライナに用いる場合には、エナメル線とワニスの絶縁寿命には余裕があるにもかかわらず、絶縁紙とワニスの絶縁寿命で信頼性が支配されることになる。一方、本実施の形態では、スロットライナ１の表裏両面を凹凸形状としているので、図６に示したように凹凸を設けない従来の場合よりも接着力を向上させることができ、回転電機の絶縁信頼性の向上を図ることができる。   Such a difference in interfacial adhesion has not been recognized so far. Since the insulation life of a rotating electrical machine is determined by the weakest part, the insulation life of the enameled wire and the varnish can be spared when using insulation paper with no surface treatment (no irregularities) for the slot liner as in the past. Nevertheless, reliability is governed by the insulation life of insulating paper and varnish. On the other hand, in the present embodiment, since both the front and back surfaces of the slot liner 1 are uneven, the adhesive force can be improved as compared with the conventional case where the unevenness is not provided as shown in FIG. Reliability can be improved.

図７は、凹凸の大きさと接触面積との関係を説明する図であり、ここでは、一例として正弦波状の凹凸面が形成されている場合について考える。図７（ａ）はスロットライナ１を凹部および凸部の延在方向に対して直交するように断面した場合の表面形状を示したものである。表面形状は正弦波状になっている。図７（ａ）に示すように凹凸の深さをｂ、凸部間の間隔をａとする。これらの比ｂ／ａを変化させた場合、凹凸無しの場合と比較した面積比は図７（ｂ）のようになる。ｂ／ａ＝０は凹凸無しに対応しており、その時の面積比は１である。比ｂ／ａが大きくなるにつれて、面積比も増加している。必要な接着力に対応して、図７（ｂ）の関係を基に凹凸の間隔と深さを決定すれば良い。   FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between the size of the unevenness and the contact area. Here, a case where a sinusoidal uneven surface is formed is considered as an example. FIG. 7A shows the surface shape when the slot liner 1 is sectioned so as to be orthogonal to the extending direction of the concave and convex portions. The surface shape is sinusoidal. As shown in FIG. 7A, the depth of the irregularities is b, and the interval between the convex portions is a. When these ratios b / a are changed, the area ratio as compared with the case without unevenness is as shown in FIG. b / a = 0 corresponds to no unevenness, and the area ratio at that time is 1. As the ratio b / a increases, the area ratio also increases. Corresponding to the required adhesive strength, the interval and depth of the irregularities may be determined based on the relationship of FIG.

図８〜１０は、スロットライナ１に用いられる絶縁紙６１の表面形状の具体例を示したものである。図８に示す絶縁紙６１では、表裏面とも正弦波状の凹凸面となっており、表側と裏側とで正弦波の位相が１８０度ずれている。そのため、表裏の凸部同士、凹部同士の位置が一致している。一方、図９に示す絶縁紙６１の場合も表裏面とも正弦波状の凹凸面となっているが、表側と裏側とで正弦波の位相が一致している。また、図８，９のいずれの場合も、凸部６１ａおよび凹部６１ｂは、矢印Ｒで示す一方向に延在するように形成されている。   8 to 10 show specific examples of the surface shape of the insulating paper 61 used in the slot liner 1. In the insulating paper 61 shown in FIG. 8, both the front and back surfaces are sine wave-shaped uneven surfaces, and the phase of the sine wave is shifted by 180 degrees between the front side and the back side. Therefore, the positions of the convex portions on the front and back sides and the positions of the concave portions coincide with each other. On the other hand, in the case of the insulating paper 61 shown in FIG. 9, both the front and back surfaces are sine wave-shaped uneven surfaces, but the phases of the sine waves are the same on the front side and the back side. 8 and 9, the convex portion 61 a and the concave portion 61 b are formed so as to extend in one direction indicated by the arrow R.

図１０に示す絶縁紙６１では、表裏両面がエンボスを形成して成る凹凸形状を有している。絶縁紙６１の表裏両面には、半球状の凸部６１１がシート状部材６１０から突出するように複数形成されている。複数形成された凸部６１１は、矢印Ｒで示す方向に直線状に並んでいる。凸部６１１間のシート状部材６１０の部分が図８，９の凹部６１ｂに対応している。シート状部材６１０の裏面側にも複数の凸部６１１が同様の配置で形成されている。なお、凸部６１１の場合には矢印Ｒ方向だけでなく、他の方向にも一直線に並ぶように凸部６１１を形成することが可能である。例えば、正方格子の格子点上に配置するように複数の凸部６１１を形成すれば、複数の凸部６１１をＲ方向に一直線に並ばせると共に、Ｒ方向と直交する方向にも一直線に並ばせることができる。もちろん、複数の凸部６１１をランダムに配置しても構わない。なお、凸部６１１の形状、大きさ、配列には拘らないが、高さはできるだけ揃っていることが望ましい。   In the insulating paper 61 shown in FIG. 10, both front and back surfaces have an uneven shape formed by embossing. A plurality of hemispherical convex portions 611 are formed on both front and back surfaces of the insulating paper 61 so as to protrude from the sheet-like member 610. The plurality of convex portions 611 formed in a straight line in the direction indicated by the arrow R. The portion of the sheet-like member 610 between the convex portions 611 corresponds to the concave portion 61b in FIGS. A plurality of convex portions 611 are also formed in the same arrangement on the back side of the sheet-like member 610. In the case of the convex portion 611, it is possible to form the convex portion 611 so that it is aligned not only in the arrow R direction but also in other directions. For example, if a plurality of convex portions 611 are formed so as to be arranged on lattice points of a square lattice, the plurality of convex portions 611 can be aligned in a straight line in the R direction and also aligned in a direction orthogonal to the R direction. be able to. Of course, you may arrange | position the some convex part 611 at random. It should be noted that, although the shape, size, and arrangement of the convex portions 611 are not concerned, it is desirable that the heights are as uniform as possible.

図８〜１０に示すような表面形状の絶縁紙６１は、例えば、上述したアラミド繊維の不織布を、波状面や半球状の凹面が多数形成された型で挟持するように押圧することで形成することができる。また、均一厚さのシート状の絶縁紙を波状に成形しても良い。さらに、均一の材質より成る絶縁紙の代わりに、上下２層の異なる材質を貼り合わせた絶縁紙、あるいは、異なる材質で上下層と中間層を構成した３層構造の貼り合わせ絶縁紙を用いても構わない。絶縁紙に用いられる材料としては、ポリエチレンテレフタレート等の高分子フィルムやアラミド繊維等の不織布などが一般的に用いられる。   The surface-shaped insulating paper 61 as shown in FIGS. 8 to 10 is formed, for example, by pressing the above-described aramid fiber non-woven fabric so as to be sandwiched by a mold in which a large number of wavy surfaces and hemispherical concave surfaces are formed. be able to. Further, a sheet-like insulating paper having a uniform thickness may be formed into a wave shape. Furthermore, instead of the insulating paper made of a uniform material, an insulating paper in which two different layers of upper and lower layers are bonded together, or a laminated insulating paper having a three-layer structure in which upper and lower layers and an intermediate layer are formed of different materials are used. It doesn't matter. As a material used for the insulating paper, a polymer film such as polyethylene terephthalate or a nonwoven fabric such as aramid fiber is generally used.

図１１，１２は、スロットライナ１の表面に形成した凹凸とスロット３１との関係を説明する図である。図８〜１０に示したような絶縁紙６１を所定の筒形状に折り曲げて形成されたスロットライナ１は、固定子コア３２の端面側からスロット３１内に挿入される。その後、セグメントコイルと呼ばれる松葉形状の固定子コイル４１をスロットライナ１に形成された空間に挿入するように、スロット３１内に装着する。   11 and 12 are views for explaining the relationship between the irregularities formed on the surface of the slot liner 1 and the slots 31. FIG. The slot liner 1 formed by bending the insulating paper 61 as shown in FIGS. 8 to 10 into a predetermined cylindrical shape is inserted into the slot 31 from the end face side of the stator core 32. Thereafter, a pine needle-shaped stator coil 41 called a segment coil is mounted in the slot 31 so as to be inserted into the space formed in the slot liner 1.

ところで、スロットライナ１をスロット３１に挿入する際に、折り曲げられた絶縁紙が元の形状に戻ろうとするため、スロット内壁との摩擦等によって挿入し難い場合がある。そして、そのような場合にスロットライナ１が座屈し易いという問題があった。   By the way, when the slot liner 1 is inserted into the slot 31, the folded insulating paper tends to return to its original shape, which may be difficult to insert due to friction with the inner wall of the slot. In such a case, there is a problem that the slot liner 1 is easily buckled.

図１１、１２に示す例では、図９に示した絶縁紙６１をスロットライナ１に用いた場合を示している。図１１では、スロットライナ１は、スロット装着時の各凹凸の延在方向Ｒが、固定子コア３２におけるスロット３１の延在方向（固定子コア３２の軸方向）Ｒ１とほぼ一致するように構成されている。そのため、スロット内壁や固定子コイル４１との接触面積が減少し、スロットライナ１をスロット３１に組み込む際、および固定子コイル４１をスロットライナ１に挿入する際のすべり抵抗を低減する効果が得られる。また、スロット３１にスロットライナ１を組み込む際にはスロット延在方向Ｒ１に力を加えることになるが、凹凸の延在方向Ｒがこの力とほぼ同一方向となるように形成されているので、挿入時のスロットライナ１の折れ曲がりや座屈に対する強度が、凹凸無しのスロットライナに比べて向上する。   In the example shown in FIGS. 11 and 12, the insulating paper 61 shown in FIG. 9 is used for the slot liner 1. In FIG. 11, the slot liner 1 is configured such that the extending direction R of each unevenness when the slot is mounted substantially coincides with the extending direction R of the slot 31 in the stator core 32 (the axial direction of the stator core 32) R1. Has been. Therefore, the contact area with the inner wall of the slot and the stator coil 41 is reduced, and the effect of reducing the slip resistance when the slot liner 1 is incorporated into the slot 31 and when the stator coil 41 is inserted into the slot liner 1 can be obtained. . Further, when the slot liner 1 is assembled into the slot 31, a force is applied in the slot extending direction R1, but the extending direction R of the unevenness is formed so as to be substantially the same direction as this force. The strength against bending and buckling of the slot liner 1 at the time of insertion is improved as compared with a slot liner without unevenness.

さらに、凹凸の延在方向がスロット延在方向Ｒ１とほぼ一致していて、ワニス充填空間を形成する凹部がスロット３１を軸方向に貫通している。そのため、その後のワニス充填の工程においてスロット３１の内部までワニスを充填することができ、ワニスが充填されない空間の発生を防止することができる。一般的に、軸方向が鉛直方向となるように固定子コア３２を配置し、コア端面部分にワニスを滴下するようにしてスロット３１へのワニス充填が行われる。スロットライナ１の凹部はスロット３１内を軸方向に貫通しているので、重力を利用してワニス５１をスロット３１の奥まで確実に充填させることができ、ワニス未充填空間が生じるのを防止できる。   Further, the extending direction of the concave and convex portions substantially coincides with the slot extending direction R1, and the concave portion forming the varnish filling space penetrates the slot 31 in the axial direction. Therefore, in the subsequent varnish filling step, the varnish can be filled up to the inside of the slot 31, and the generation of a space not filled with the varnish can be prevented. In general, the stator core 32 is arranged so that the axial direction is the vertical direction, and the varnish filling to the slot 31 is performed so that the varnish is dropped onto the core end surface portion. Since the recess of the slot liner 1 passes through the slot 31 in the axial direction, the varnish 51 can be reliably filled to the back of the slot 31 using gravity, and the occurrence of a varnish unfilled space can be prevented. .

例えば、図１３に示すような凹凸無しのスロットライナ１００の場合、符号Ｂで示す部分のようにスロット内壁やコイル表面とスロットライナ１００とが密着した状態になり易く、この状態でワニス充填が行われてしまうおそれがある。図１３のように広い領域でスロット内壁やコイル表面とスロットライナ１００とが密着していると、毛細管現象を利用してもワニスが充填されない領域が生じやすく、固着力不足や絶縁性能の低下が避けられない。一方、図１１に示した例では、スロット内壁やコイル表面とスロットライナ１とが接触している部分の面積が小さいので、毛細管現象の効果により、接触部における未充填が生じ難い。   For example, in the case of the slot liner 100 without unevenness as shown in FIG. 13, the slot inner wall or coil surface and the slot liner 100 are likely to be in close contact like the portion indicated by reference numeral B, and varnish filling is performed in this state. There is a risk of being broken. If the slot inner wall or the coil surface and the slot liner 100 are in close contact with each other in a wide area as shown in FIG. 13, an area that is not filled with varnish is likely to occur even if the capillary phenomenon is used. Unavoidable. On the other hand, in the example shown in FIG. 11, since the area of the slot inner wall or the portion where the coil surface and the slot liner 1 are in contact with each other is small, unfilling at the contact portion hardly occurs due to the effect of capillary action.

なお、図９〜１０に示した凹凸形状では、凸部の頂部が曲面となっているが、平面状であっても良い。その場合も、スロット内壁やコイル表面とスロットライナ１とが接触している部分の面積は従来の面接触部と比較すれば小さく、接触部における未充填が生じ難い。   In addition, in the uneven | corrugated shape shown to FIGS. 9-10, although the top part of a convex part is a curved surface, planar shape may be sufficient. Even in this case, the area of the portion where the slot inner wall or the coil surface is in contact with the slot liner 1 is smaller than that of the conventional surface contact portion, and it is difficult for the contact portion to be unfilled.

また、図１２に示すスロットライナ１の場合には、凹凸の延在方向Ｒがスロット延在方向Ｒ１（すなわち、スロット挿入方向）に対して斜めになるように構成されている。このように斜めに構成した場合であっても、凹凸無しのスロットライナに比べて折れ曲がりや座屈に対する強度が向上するとともに、ワニス充填に関する上述した効果を得ることができる。   In the case of the slot liner 1 shown in FIG. 12, the extending direction R of the projections and depressions is inclined with respect to the slot extending direction R1 (that is, the slot insertion direction). Even when configured obliquely in this way, the strength against bending and buckling is improved as compared with a slot liner without irregularities, and the above-described effects related to varnish filling can be obtained.

さらに、ワニス５１の充填される凹部がスロット延在方向に対して斜めになっているため、固定子コイル４１やスロットライナ１が軸方向に位置ずれるのを防止できる。スロット３１内のスロットライナ１や固定子コイル４１以外の空間に充填されたワニス５１は、加熱硬化により固体の樹脂硬化物となる。スロットライナ１や固定子コイル４１が軸方向に位置ずれ、すなわち抜け外れようとするせん断力に対して、硬化したワニス５１の接着力がすれを防止するロック機構として作用するが、図１２に示す構成ではこの硬化したワニス５１がスロット３１と斜交することになり、図１１の場合に比べてロック機構の効果が向上する。   Furthermore, since the recess filled with the varnish 51 is inclined with respect to the slot extending direction, the stator coil 41 and the slot liner 1 can be prevented from being displaced in the axial direction. The varnish 51 filled in the space other than the slot liner 1 and the stator coil 41 in the slot 31 becomes a solid resin cured product by heat curing. Although the slot liner 1 and the stator coil 41 are displaced in the axial direction, that is, the shearing force that tends to come off, the adhesive force of the hardened varnish 51 acts as a lock mechanism that prevents the slippage. In the configuration, the hardened varnish 51 crosses the slot 31 and the effect of the locking mechanism is improved as compared with the case of FIG.

なお、図１１、１２に示す例では、図９に示した絶縁紙６１を用いた場合を示したが、図９，１０の絶縁紙６１を用いた場合も同様である。すなわち、図９の凸部６１ａおよび凹部６１ｂの延在方向Ｒ、または図１０の凸部６１１の延在方向Ｒを、図１１，１２の場合と同様に設定すれば良い。   11 and 12 show the case where the insulating paper 61 shown in FIG. 9 is used, the same applies to the case where the insulating paper 61 shown in FIGS. 9 and 10 is used. That is, the extending direction R of the convex portion 61a and the concave portion 61b in FIG. 9 or the extending direction R of the convex portion 611 in FIG. 10 may be set in the same manner as in FIGS.

なお、図８，９では凹凸形状を正弦波状としたが、正弦波状ではない波形状であっても良い。また、曲面によって凹凸形状を形成する代わりに、図１４に示すように平面によって凹凸形状を形成しても良い。凸部６１ａの幅Ｗを小さく設定すれば、スロット内壁や固定子コイルと密着した場合の密着面の面積を小さくすることができる。さらにまた、凸部および凹部を直線状に延在させたが、スロット３１を軸方向に貫通していれば、直線状でなく曲線上であっても良い。   8 and 9, the uneven shape is a sine wave shape, but may be a wave shape that is not a sine wave shape. Further, instead of forming the concavo-convex shape by a curved surface, the concavo-convex shape may be formed by a flat surface as shown in FIG. If the width W of the convex portion 61a is set small, the area of the contact surface when in contact with the slot inner wall and the stator coil can be reduced. Furthermore, although the convex part and the concave part are extended linearly, as long as it penetrates the slot 31 in the axial direction, it may be not curved but on a curve.

また、上述した実施の形態では、固定子コイル４１を矩形断面の平角線を例に説明したが、太い丸線を包むように設けられるスロットライナや、丸線の束の周囲を囲むように設けられるスロットライナにも、本実施の形態のスロットライナ１を適用することができる。さらに、本実施の形態のスロットライナ１をエナメル被膜でない固定子コイルに適用しても構わない。   In the above-described embodiment, the stator coil 41 is described by taking a rectangular wire having a rectangular cross section as an example. However, the stator coil 41 is provided so as to surround a slot liner provided to wrap a thick round wire or a bundle of round wires. The slot liner 1 of the present embodiment can also be applied to the slot liner. Furthermore, you may apply the slot liner 1 of this Embodiment to the stator coil which is not an enamel film.

上述したように、本実施の形態では、複数のスロット３１が周方向に配列された固定子鉄心３２、および、シート状の絶縁材から成るスロットライナ１に包囲されて、複数のスロット３１の各々に挿入された複数の固定子コイル４１を有する固定子３０と、固定子３０と同軸に回転自在に配置された回転子２０と、を備え、複数のスロット３１にワニス５１が充填されている回転電機１０において、スロットライナ１の表裏両面に凹凸が形成されている。その結果、スロットライナ１とワニス５１との接着面の面積を大きくすることができ、スロットライナ１とワニス５１との接着強度の向上を図ることができる。それにより、振動等による接着面の剥がれを低減することができ、絶縁信頼性の向上を図ることができる。   As described above, in the present embodiment, each of the plurality of slots 31 is surrounded by the stator core 32 in which the plurality of slots 31 are arranged in the circumferential direction and the slot liner 1 made of a sheet-like insulating material. A rotor 30 having a plurality of stator coils 41 inserted in the rotor, and a rotor 20 disposed so as to be rotatable coaxially with the stator 30, and a plurality of slots 31 filled with a varnish 51. In the electric machine 10, irregularities are formed on both front and back surfaces of the slot liner 1. As a result, the area of the bonding surface between the slot liner 1 and the varnish 51 can be increased, and the bonding strength between the slot liner 1 and the varnish 51 can be improved. Thereby, peeling of the adhesive surface due to vibration or the like can be reduced, and insulation reliability can be improved.

さらに、スロットライナ１は、固定子コア３２の軸方向一端から軸方向他端まで延在するスロット３１の一端から他端まで設けられ、凹凸を構成する凹部６１ｂは、スロット３１の一端から他端まで連通している。このような構成とすることにより、ワニス５１をスロット３１の軸方向の奥まで確実に充填させることができ、ワニス未充填空間が生じるのを防止できる。   Further, the slot liner 1 is provided from one end to the other end of the slot 31 extending from one end in the axial direction of the stator core 32 to the other end in the axial direction. To communicate. With such a configuration, the varnish 51 can be reliably filled to the back of the slot 31 in the axial direction, and a varnish unfilled space can be prevented from being generated.

また、スロットライナ１の凹凸を構成する凹部６１ｂおよび凸部６１ａを、それぞれ固定子コア３２の軸方向に延在させたり、軸方向に対して斜交して延在させたりすることで、スロットライナ１をスロット３１内に挿入する際の座屈変形に対する強度を向上させることができる。なお、図１０のようなエンボス構造の場合には、凸部６１１を固定子コア３２の軸方向に並べたり（すなわち、不連続に延在させる）、軸方向に対して斜交して並べたりすることで、同様の効果を奏することができる。   Further, the recess 61b and the protrusion 61a constituting the recesses and protrusions of the slot liner 1 are each extended in the axial direction of the stator core 32 or obliquely extended with respect to the axial direction. The strength against buckling deformation when the liner 1 is inserted into the slot 31 can be improved. In the case of the embossed structure as shown in FIG. 10, the convex portions 611 are arranged in the axial direction of the stator core 32 (that is, discontinuously extend), or are arranged obliquely with respect to the axial direction. By doing so, the same effect can be achieved.

さらに、スロットライナ１の凹部６１ｂおよび凸部６１ａの延在方向に直交する方向の断面において、凹凸を波型の凹凸形状としたりエンボス（凸部６１１）を形成して成る凹凸形状としたりすることによって、スロットライナ１の広い領域がスロット内壁や固定子コイル４１に密着するのを防止することができ、ワニス未充填領域の発生を防止できる。   Further, in the cross section of the slot liner 1 in the direction perpendicular to the extending direction of the concave portion 61b and the convex portion 61a, the concave and convex portions are formed into a corrugated concave and convex shape or an uneven shape formed by forming an emboss (convex portion 611). Thus, it is possible to prevent a wide area of the slot liner 1 from coming into close contact with the inner wall of the slot and the stator coil 41, and to prevent the occurrence of a varnish unfilled area.

また、回転電機の固定子巻線（固定子コイル４１）の電気的絶縁に用いられるシート状の回転電機用絶縁材（絶縁紙６１）において、絶縁材は高分子フィルムおよび繊維不織布の少なくとも一方から成る絶縁シートであって、該絶縁シートの表裏両面に凹凸を形成する。そのような絶縁シートを、固定子コア３２のスロット３１内に配置された固定子コイル４１を包囲するように設けることにより、回転電機の絶縁性能の向上を図ることができる。   Further, in the sheet-like insulating material for a rotating electrical machine (insulating paper 61) used for electrical insulation of the stator winding (stator coil 41) of the rotating electrical machine, the insulating material is made of at least one of a polymer film and a fiber nonwoven fabric. An unevenness is formed on the front and back surfaces of the insulation sheet. By providing such an insulating sheet so as to surround the stator coil 41 disposed in the slot 31 of the stator core 32, it is possible to improve the insulating performance of the rotating electrical machine.

なお、以上の説明はあくまでも一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。例えば、上述した例では、インナーロータ型の回転電機を例に説明したが、アウターロータ型回転電機にも同様に適用することができる。   In addition, the above description is an example to the last, and this invention is not limited to the said embodiment at all unless the characteristic of this invention is impaired. For example, in the example described above, the inner rotor type rotating electrical machine has been described as an example, but the present invention can be similarly applied to an outer rotor type rotating electrical machine.

１，１ａ，１ｂ，１００：スロットライナ、１０：回転電機、２０：回転子、３０：固定子、３１：スロット、３２：固定子コア、４１，４１ａ，４１ｂ，４１ｃ：固定子コイル、５１：ワニス、６１：絶縁紙、６１ａ，６１１：凸部、６１ｂ：凹部、６１０：シート状部材、Ｒ：延在方向、Ｒ１：スロット延在方向   1, 1a, 1b, 100: slot liner, 10: rotating electric machine, 20: rotor, 30: stator, 31: slot, 32: stator core, 41, 41a, 41b, 41c: stator coil, 51: Varnish, 61: Insulating paper, 61a, 611: convex portion, 61b: concave portion, 610: sheet-like member, R: extending direction, R1: slot extending direction

Claims (2)

複数のスロットが周方向に配列された固定子鉄心、前記複数のスロットの各々に挿入された複数の平角エナメル線、および前記平角エナメル線を包囲するシート状絶縁材から成るスロットライナを有する固定子と、
前記固定子と同軸に回転自在に配置された回転子と、を備え、前記複数のスロットに電気絶縁性樹脂が充填されている回転電機において、
前記スロットライナは、表裏両面に凹凸が形成されるとともに、前記固定子鉄心の軸方向一端から軸方向他端まで延在する前記スロットの一端から他端まで設けられ、
前記凹凸を構成する凹部は、前記スロットの一端から他端まで連通し、
前記凹凸を構成する凹部および凸部が、それぞれ前記固定子鉄心の軸方向に対して斜交して延在していることを特徴とする回転電機。 A stator core having a stator core having a plurality of slots arranged in the circumferential direction, a plurality of flat enamel wires inserted into each of the plurality of slots, and a slot liner made of a sheet-like insulating material surrounding the flat enamel wires. When,
A rotary electric machine comprising: a rotor disposed coaxially with the stator; and a plurality of slots filled with an electrically insulating resin.
The slot liner is provided with unevenness on both front and back surfaces, and provided from one end of the slot extending from one axial end to the other axial end of the stator core to the other end,
The concave portion constituting the concave and convex portions communicates from one end to the other end of the slot,
A rotating electric machine characterized in that a concave portion and a convex portion constituting the concave and convex portions extend obliquely with respect to the axial direction of the stator core. 請求項１に記載の回転電機において、
前記凹凸は、波型の凹凸形状またはエンボスを形成して成る凹凸形状であることを特徴とする回転電機。 In the rotating electrical machine according to claim 1 ,
The rotating electric machine is characterized in that the irregularities are corrugated irregularities or irregularities formed by embossing.
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